Skip to main content
SpringerLink
Log in

Nano-optical Imaging and Spectroscopy of Single Semiconductor Quantum Constituents

  • Reference work entry
  • First Online:
Handbook of Nano-Optics and Nanophotonics

  • 2273 Accesses

Abstract

In this chapter, current progress in the instrumentation and measurements of aperture-based near-field scanning optical microscopy and its application to spectroscopic study of semiconductor nanostructures are described. The design and fabrication of the probe with regard to aperture quality and the efficiency of light propagation are carefully examined. The recent dramatic improvements in spatial resolution and optical throughput are demonstrated by single quantum dot spectroscopy.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Log in via an institution
Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 699.99
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Hardcover Book
USD 849.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

References

  1. P. Borri, W. Langbein, S. Schneider, U. Woggon, R.L. Sellin, D. Ouyang, D. Bimberg, Phys. Rev. Lett. 87, 157401 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  2. D. Birkedal, K. Leosson, J.M. Hvam, Phys. Rev. Lett. 87, 227401 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  3. K. Brunner, G. Abstreiter, G. Bohm, G. Trankel, G. Weimann, Phys. Rev. Lett. 73, 1138 (1994)

    Article  ADS  Google Scholar 

  4. H.F. Hess, E. Betzig, T.D. Harris, L.N. Pfeiffer, K.W. West, Science 264, 1740 (1994)

    Article  ADS  Google Scholar 

  5. D. Gammon, E.S. Snow, B.V. Shanabrook, D.S. Katzer, Phys. Rev. Lett. 76, 3005 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  6. T.H. Stievater, X. Li, D.G. Steel, D. Gammon, D.S. Katzer, D. Park, C. Piermarocchi, L.J. Sham, Phys. Rev. Lett. 87, 133603 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  7. H. Kamada, H. Gotoh, J. Temmyo, T. Takagahara, H. Ando, Phys. Rev. Lett. 87, 246401 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  8. G. Chen, N.H. Bonadeo, D.G. Steel, D. Gammon, D.S. Katzer, D. Park, L.J. Sham, Science 289, 1906 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  9. P. Michler, A. Kiraz, C. Becher, W.V. Schoenfeld, P.M. Petroff, L. Zhang, E. Hu, A. Imamoglu, Science 290, 2282 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  10. M. Ohtsu, Near-Field Nano/Atom Optics and Spectroscopy (Springer, Tokyo, 1998)

    Book  Google Scholar 

  11. M. Ohtsu, Optical and Electronic Process of Nano-Matters (Kluwer Academic, Dordrecht, 2001)

    Book  Google Scholar 

  12. S. Kawata, Near-Field Optics and Surface Plasmon Polaritons (Springer, Telos, 2001)

    Book  Google Scholar 

  13. V. Emiliani, T. Guenther, C. Lienau, R. Nötzel, K.H. Ploog, Phys. Rev. B 61, R10583 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  14. M. Achermann, B.A. Nechay, F. Morie-Genoud, A. Schertel, U. Siegner, U. Keller, Phys. Rev. B 60, 2101 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  15. N.H. Bonadeo, J. Erland, D. Gammon, D. Park, D.S. Katzer, D.G. Steel, Science 282, 1473 (1998)

    Article  Google Scholar 

  16. Y. Toda, T. Sugimoto, M. Nishioka, Y. Arakawa, Appl. Phys. Lett. 76, 3887 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  17. G.A. Valaskovic, M. Holton, G.H. Morrison, Appl. Opt. 34, 1215 (1995)

    Article  ADS  Google Scholar 

  18. T. Pangaribuan, K. Yamada, S. Jiang, H. Ohsawa, M. Ohtsu, Jpn. J. Appl. Phys. 31, L1302 (1992)

    Article  ADS  Google Scholar 

  19. S. Mononobe, M. Ohtsu, IEEE Photon. Technol. Lett. 10, 99 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  20. M. Muranishi, K. Sato, S. Hosaka, A. Kikukawa, T. Shintani, K. Ito, Jpn. J. Appl. Phys. 36, L942 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  21. T. Saiki, K. Matsuda, Appl. Phys. Lett. 74, 2773 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  22. T. Saiki, S. Mononobe, M. Ohtsu, N. Saito, J. Kusano, Appl. Phys. Lett. 68, 2612 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  23. H. Furukawa, S. Kawata, Opt. Commun. 132, 170 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  24. H. Nakamura, T. Sato, H. Kambe, K. Sawada, T. Saiki, J. Microsc. 202, 50 (2001)

    Article  MathSciNet  Google Scholar 

  25. H.A. Bethe, Phys. Rev. 66, 163 (1944)

    Article  MathSciNet  ADS  MATH  Google Scholar 

  26. K. Matsuda, T. Saiki, S. Nomura, M. Mihara, Y. Aoyagi, Appl. Phys. Lett. 81, 2291 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  27. D. Gammon, E.S. Snow, D.S. Katzer, Appl. Phys. Lett. 67, 2391 (1995)

    Article  ADS  Google Scholar 

  28. N. Hosaka, T. Saiki, J. Microsc. 202, 362 (2001)

    Article  MathSciNet  Google Scholar 

  29. X.S. Xie, R.C. Dunn, Science 265, 361 (1994)

    Article  ADS  Google Scholar 

  30. T. Saiki, K. Nishi, M. Ohtsu, Jpn. J. Appl. Phys. 37, 1639 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  31. E. Dekel, D. Gershoni, E. Ehrenfreund, D. Spektor, J.M. Garcia, P.M. Petroff, Phys. Rev. Lett. 80, 4991 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  32. Y. Toda, O. Moriwaki, M. Nishioka, Y. Arakawa, Phys. Rev. Lett. 82, 4114 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  33. M. Notomi, T. Furuta, H. Kamada, J. Temmyo, T. Tamamura, Phys. Rev. B 53, 15743 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  34. K. Ota, N. Usami, Y. Shiraki, Phys. E 2, 573 (1998)

    Article  Google Scholar 

  35. D. Gammon, E.S. Snow, B.V. Shanabrook, D.S. Katzer, D. Park, Science 273, 87 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  36. A.V. Uskov, K. Nishi, R. Lang, Appl. Phys. Lett. 74, 3081 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  37. H. Tsuchiya, T. Miyoshi, Solid-State Electron. 42, 1443 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  38. K. Matsuda, K. Ikeda, T. Saiki, H. Tsuchiya, H. Saito, K. Nishi, Phys. Rev. B 63, 121304 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  39. K. Nishi, R. Mirin, D. Leonard, G. Medeiros-Ribeiro, P.M. Petroff, A.C. Gossard, J. Appl. Phys. 80, 3466 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  40. H. Kamada, J. Temmyo, M. Notomi, T. Furuta, T. Tamamura, Jpn. J. Appl. Phys. 36, 4194 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  41. P. Borri, W. Langbein, J.M. Hvam, F. Heinrichsdorff, M.-H. Mao, D. Bimberg, Appl. Phys. Lett. 76, 1380 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  42. K. Matsuda, T. Saiki, H. Saito, K. Nishi, Appl. Phys. Lett. 76, 73 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  43. H. Tsuchiya, T. Miyoshi, Microelectron. Eng. 47, 139 (1999)

    Article  Google Scholar 

  44. D. Gammon, S. Rudin, T.L. Reinecke, D.S. Katzer, C.S. Kyono, Phys. Rev. B 51, 16785 (1995)

    Article  ADS  Google Scholar 

  45. H. Haug, S.W. Koch, Quantum Theory of the Optical and Electronic Properties of Semiconductors (World Scientific, Singapore, 1993)

    Google Scholar 

  46. G. Trankel, E. Lach, A. Forchel, F. Scholz, C. Ell, H. Haug, G. Wimann, Phys. Rev. B 36, 3712 (1987)

    Article  MathSciNet  Google Scholar 

  47. Q. Wu, R.D. Grober, D. Gammon, D.S. Katzer, Phys. Rev. B 62, 13022 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  48. R. Rinaldi, G. Coli, A. Passaseo, R. Cingolani, Phys. Rev. B 59, 2230 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  49. K. Nishi, H. Saito, S. Sugou, J.-S. Lee, Appl. Phys. Lett. 74, 1111 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  50. M. Sugawara, K. Mukai, Y. Nakata, Appl. Phys. Lett. 75, 656 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  51. R. Heitz, F. Guffarth, I. Mukhametzhanov, M. Grundmann, A. Madhukar, D. Bimberg, Phys. Rev. B. 62, 16881 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  52. S.V. Nair, Y. Masumoto, Phys. Status Solidi A 178, 303 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  53. S.V. Nair, Y. Masumoto, J. Lumin. 87–89, 438 (2000)

    Article  Google Scholar 

  54. A.V. Uskov, I. Magnusdottir, B. Tomborg, J. Mork, R. Lang, Appl. Phys. Lett. 79, 1679 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  55. R. Ferreira, G. Bastard, Appl. Phys. Lett. 74, 2818 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  56. J.R. Guest, T.H. Stievater, G. Chen, E.A. Tabak, B.G. Orr, D.G. Steel, D. Gammon, D.S. Katzer, Science 293, 2224 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  57. G.W. Bryant, Appl. Phys. Lett. 72, 768 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  58. G. Chen, T.H. Stievater, E.T. Batteh, X. Li, D.G. Steel, D. Gammon, D.S. Katzer, D. Park, L.J. Sham, Phys. Rev. Lett. 88, 117901 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  59. M. Weyers, M. Sato, H. Ando, Jpn. J. Appl. Phys. 31, 853 (1992)

    Article  ADS  Google Scholar 

  60. X. Yang, J.B. Heroux, M.J. Jurkovic, W.I. Wang, Appl. Phys. Lett. 76, 795 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  61. M. Kondow, S. Nakatsuka, T. Kitatani, Y. Yazawa, M. Okai, Jpn. J. Appl. Phys. 35, 5711 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  62. M. Kondow, K. Uomi, K. Hosomi, T. Mozume, Jpn. J. Appl. Phys. 33, L1056 (1994)

    Article  ADS  Google Scholar 

  63. M. Sato, J. Cryst. Growth 145, 99 (1994)

    Article  ADS  Google Scholar 

  64. I.A. Buyanova, W.M. Chen, G. Pozina, J.P. Bergman, B. Monemar, H.P. Xin, C.W. Tu, Appl. Phys. Lett. 75, 501 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  65. L. Grenouillet, C. Bru-Chevallier, G. Guillot, P. Gilet, P. Duvaut, C. Vannuffel, A. Million, A. Chenevas-Paule, Appl. Phys. Lett. 76, 2241 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  66. K. Uesugi, I. Suemune, T. Hasegawa, T. Akutagawa, T. Nakamura, Appl. Phys. Lett. 76, 1285 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  67. I.A. Buyanova, W.M. Chen, B. Monemar, H.P. Xin, C.W. Tu, Appl. Phys. Lett. 75, 3781 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  68. B.Q. Sun, D.S. Jiang, X.D. Luo, Z.Y. Xu, Z. Pan, L.H. Li, R.H. Wu, Appl. Phys. Lett. 76, 2862 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  69. R.A. Mair, J.Y. Lin, H.X. Jiang, E.D. Jones, A.A. Allerman, S.R. Kurtz, Appl. Phys. Lett. 76, 188 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  70. K. Matsuda, T. Saiki, M. Takahashi, A. Moto, S. Takagishi, Appl. Phys. Lett. 78, 1508 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  71. A. Moto, S. Tanaka, N. Ikoma, T. Tanabe, S. Takagishi, M. Takahashi, T. Katsuyama, Jpn. J. Appl. Phys. 38, 1015 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  72. M. Takahashi, A. Moto, S. Tanaka, T. Tanabe, S. Takagishi, K. Karatani, M. Nakayama, K. Matsuda, T. Saiki, J. Cryst. Growth 221, 461 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  73. T. Someya, Y. Arakawa, Jpn. J. Appl. Phys. 38, L1216 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

Download references

Acknowledgements

We are grateful to M. Ohtsu, S. Mononobe, K. Matsuda, N. Hosaka, H. Kambe, K. Sawada, H. Nakamura, T. Inoue, F. Sato, K. Nishi, H. Saito, Y. Aoyagi, M. Mihara, S. Nomura, M. Takahashi, A. Moto, and S. Takagishi for their assistance and fruitful discussions.

Author information

Authors and Affiliations

  1. Department of Electronics and Electrical Engineering, Keio University, 3-14-1 Hiyoshi, Kouhokuku, Yokohama, 223-8522, Kanagawa, Japan

    Toshiharu Saiki

Authors
  1. Toshiharu Saiki
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to Toshiharu Saiki .

Editor information

Editors and Affiliations

  1. Graduate School of Engineering, The University of Tokyo Graduate School of Engineering, Tokyo, Japan

    Motoichi Ohtsu

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2013 Springer-Verlag Berlin Heidelberg

About this entry

Cite this entry

Saiki, T. (2013). Nano-optical Imaging and Spectroscopy of Single Semiconductor Quantum Constituents. In: Ohtsu, M. (eds) Handbook of Nano-Optics and Nanophotonics. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-31066-9_11

Download citation

Publish with us

Policies and ethics

Search

Navigation